FR2552587A1 - Antenne commutable pour les gammes de frequences vhf et uhf - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE ANTENNE COMMUTABLE POUR LES GAMMES DE FREQUENCES VHF ET UHF. CETTE ANTENNE COMPREND UN ELEMENT CAPACITIF 2, PLACE A UNE DISTANCE DETERMINEE D'UN PLAN DE MASSE 1. EN VHF, L'ACCORD EST OBTENU PAR UNE SELF FIXE, 5, EN PARALLELE ET PAR UNE SELF VARIABLE, 4, EN SERIE, DONT LES DIVERSES SECTIONS PEUVENT ETRE COURT-CIRCUITEES PAR DES COMMUTATEURS 7A A 7E. EN UHF, 4 EST TOTALEMENT COURT-CIRCUITEE ET 5 EST DECONNECTEE PAR UN COMMUTATEUR 8; DES PLAQUES 3A ET 3B FORMENT ALORS, AVEC 1 ET 2, UNE ANTENNE A MANCHETTES. CETTE ANTENNE COMMUTABLE PEUT ETRE MONTEE NOTAMMENT SUR UN AVION.

Description

I La présente invention concerne une antenne commutable pour les gammes de

fréquences VHF et UHF,

destinée notamment aux véhicules aériens.

De nombreux véhicules aériens, notamment 5 des avions militaires à réaction, doivent comporter à la fois des antennes pour l'émission et la réception dans la gamme VRF, notamment de 100 A 156 M Hz, et dans la gamme UMH, notamment de 225 à 400 M Hz Pour des raisons notamment de poids, il serait souhaitable de 10 pouvoir utiliser, pour cette application, une antenne émettrice et réceptrice unique, commutable dans les deux gammes VHF et UHF La réalisation d'une antenne commutable de ce genre se heurte à différents problèmes,

résultant notamment de la grande largeur de bande et 15 de la grande portée qu'elle doit avoir.

En particulier, la réalisation d'une antenne passive, commutable dans les gammes VEB et UEF, n'est pas possible, en raison de la grande largeur de bande à couvrir Il n'est pas non plus possible d'utiliser, pour l'application considérée, une antenne adaptée avec des éléments à pertes, car une telle

antenne présenterait une portée trop limitée.

L'antenne commutable pour les gammes de fréquences VHF et UEF selon la présente invention est caractérisée en ce qu'elle comporte un élément capacitif, espacé du plan réflecteur constituant la masse, une première self-inductance, insérée entre l'élément capacitif et une traversée du plan de masse, reliée à l'émetteur-récepteur, et adaptable,par courtcircuitement 50 de certaines de ses sections,dans la gamme VHF, et, par court-circuitement de toutes ses sections,dans la gamme UHF, une seconde self-inductance, qu'un commutateur permet de connecter entre la première self-inductance et le plan de masse dans la gamme VHF, et de déconnecter 35 dans la gamme UHF, ainsi que des manchettes conductrices, insérées entre l'élément capacitif et le plan de masse,

de part et d'autre des self -inductantes.

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Lorsque l'antenne selon la présente invention est commutée dans la gamme VW, son aérien est constitué essentiellement par l'élément capacitif, espacé du plan réflecteur; il présente par suite 5 une hauteur petite devant la longueur d'onde VHF sur laquelle l'aérien est adapté, grâce au choix approprié de la grandeur électrique de la première self-inductance, par court-circuitement de certaines de ses sections; par suite, l'aérien présente alors une largeur de bande suffisante Comme id'autre part, les self -inductances d'adaptation sont insérées entre l'élément capacitif et le plan réflecteur, et sont ainsi en quelque sorte incorporées dans l'aérien lui-mgme, elles n'entraînent pratiquement aucune réduction de la 15 largeur de bande de l'aérien, comme ce serait le cas si les deux self inductances étaient notablement éloignées de l'aérien, et reliées à celuici par des lignes appropriées Par ailleurs, lorsque l'antenne selon la présente invention est commutée dans la gamme 20 UBF, son aérien est du type classique, dit à manchettes, le brin rayonnant étant constitué par l'élément capacitif lui-même Les self -inductances sont alors mises hors circuit, la première par court-circuitement de toutes ses sections, et la seconde, par déconnection En 25 effet, cet aérien très classique présente des taux d'onde stationnaire satisfaisants, notamment dans la gamme UHF de 225 à 400 M Hz, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des circuits d'adaptation, comportant par

exemple des self -inductances.

La présente invention permet donc de réaliser une antenne commutable du type indiqué au moyen d'un petit nombre de composants simples, formant un ensemble compact, léger et de faiblesdimensions,

ce qui est particulièrement avantageux pour les appli55 cations aux véhicules aériens.

Les commutateurs qui sont associés à la première self-inductance, pour court-circuiter ses différentes sections, et celui qui est associé à la seconde-selfinductance pour la connecter ol la déconnecter peuvent être en principe d'un type quelconque; on pourrait envisager d'utiliser par exemple des petits 5 relais à haute fréquence; cette solution présenterait cependant des inconvénients d'encombrement, de mauvaise fiabilité en environnement sévère, et des temps de commutation trop longs C'est pourquoi, dans une forme de réalisation préférée de l'invention, 10 certains au moins des commutateurs associés aux première et seconde selfinductances comportent des diodes à semi-conducteurs, de préférence du type P-I-N, qui ne présentent aucun des inconvénients mentionnés Elles ont en effet des temps de commutation 15 très courts, une grande fiabilité,m 8 me en environnement sévère, et un très faible encombrement, qui permet de les souder directement aux points appropriés des self - inductances, sans que l'ensemble de l'aérien

cesse d'être compact et de faiblesdimensions.

De préférence, le commutateur associé à chaque section de la première inductance comporte au moins une diode P-I-N, dont une électrode est connectée directement à une spire extrême de la section correspondante, et dont l'autre électrode est connectée, d'une part, à l'autre spire extrême de ladite section, à travers un condensateur de dérivation des courants VHF ou UHF, et d'autre part, à une source de polarisation continue de la diode, à travers une self-inductance de blocage des courants VEF ou UHF et une traversée du 30 plan de masse Lorsque la source de polarisation applique à la diode une tension de polarisation inverse, suffisamment élevée, par exemple de -250 Volts, elle est bloquée, si bien que les courants VHF ou UEHF traversent la section correspondante de la première self-inductance Par contre, lorsque la source de polarisation envoie dans la diode un courant direct d'intensité suffisante, par exemple de 100 m A, la diode est passante, et les courants VF ou UEF sont dérivés hors de la section correspondante de la première selfinductance, à travers le shunt formé par la diode passante, en série avec le condensateur de dérivation, si bien que ladite section de la première self-inductance est court-circuitée pour les courants VHF ou UHF. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'antenne selon la présente invention, ses différents composants sont fixésou constitués 10 par des circuits imprimés sur une unique plaquette, électriquement isolante, qui supporte aussi les première et seconde self- inductances, et qui peut être entourée par un rad 8 me de faible largeur, profilé aérodynamiquement Un tel ensemble peut évidemment être dimensionné de façon & présenter le faible poids et le faible encombrement,requis pour son montage sur un avion, le profil aérodynamique du rad 8 me, qui enveloppe l'antenne,

conférant à l'ensemble une faible trainée.

Dans cette forme de réalisation particulière20 ment avantageuse, il serait évidemment souhaitable que les première et seconde self - inductances soient également constituées par des circuits imprimés sur l'unique plaquette électriquement isolante,et que les self -inductances de blocage,associées respectivement aux différentes sections de la première self-inductance, soient placées & proximité immédiate des diodes correspondantes, elles-mêmes placées à proximité immédiate de la seconde self-inductance En fait, si cette forme de réalisation de l'antenne selon la présente invention 30 parait offrir les plus grands avantages en ce qui concerne la compacité, le faible poids et le faible coût, l'expérience et le calcul ont montré qu'elle présente l'inconvénient suivant: comme on l'a déjà indiqué précédemment, lorsque l'antenne selon la présente inven35 tion est commutée dans la gamme VEF, la hauteur de son aérien est petite par rapport à la longueur d'onde, si bien que le circuit électrique équivalent à l'aérien comporte une résistance de radiation assez petite; pour faire rayonner par l'antenne une puissance suffisante pour la portée requise, il est donc nécessaire d'alimenter son aérien avec des courants VEF de forte intensité, qui font apparaît une surtension élevée aux bornes de la premieère self-inductance Par suite, celles au moins des self -inductances de blocage qui sont associées aux sections de la première selfinductance d'adaptation, les plus éloignées du plan réflecteur, sont soumises à des surtensions susceptibles de produire des claquages entre leurs spires voisines D'autre part, les valeurs électriques de ces self -inductances de blocage, destinées à empacher les courants UEPF et VEF de contourner la première self15 inductance par l'intermédiaire des conducteurs de polarisation et de leuirscapacitéspar rapport à la masse, sont influencées par les courants VEF ou UEF circulant dans ladite première self-inductance, dont lesdites self -inductances de blocage sont voisines Enfin, 20 les courants VHF ou UHF, intenses, en traversant les première et seconde self -inductances, imprimées directement sur la plaquette isolante, produiraient un échauffement excessif desdites première et seconde

self -inductances.

C'est pourquoi il est préférable que les self -inductances d'adaptation de l'antenne selon la présente invention ne soient pas constituées par des circuits imprimés sur l'unique plaquette électriquement isolante, mais par des composants électriques corres30 pondants, indépendants de ladite plaquette, bien qu'ils puissent être supportés par elle En particulier, la première self-inductance est formée de préférence par l'enroulement hélicoïdal de conducteurs pleins, connectés de façon à appliquer les polarisations continues 55 respectivement aux diodes associées à certaines au moins des sections de ladite première self- inductance, et d'au moins un conducteur creux, tel qu'une gaine métallique, entourant sans contact les conducteurs pleins, et connecté de façon à conduire seulement les courants VEF et UF Avec cette réalisation, il est possible de placer les self -inductances de blocage à une distance appréciable de la première self-inductance d'adaptation, pour que lesdites self -inductances de blocage ne soient pas influencées par les courants VEF et UEF traversant ladite première self-inductance; ceci suppose bien 10 entendu que les polarisations sont transmises aux diodes associées aux différentes sections de la première self-inductance par des conducteurs de longueurs appropriées, notamment les conducteurs pleins; mais, comme ceux-ci sont entourés par la gaine métallique, qui véhicule 15 les courants VHF et UEF, ils sont soustraits à l'influence de ces derniers, et, par suite, à l'accroissement des surtensions qu'ils produisent le long des spires de ladite première self-inductance Enfin, si intenses que soient les courants VRF ou USF circulant dans la gaine métallique enroulée en hélice, ils ne peuvent pas

y induire un échauffement excessif.

Pratiquement, la première self-inductance de l'antenne selon la présente invention peut 8 tre formée par exemple par l'enroulement hélicoïdal de câbles coaxiaux, soudés par leurs gaines, et ayant des longueurs respectives juste suffisantes pour permettre à leurs conducteurs centraux respectifs d'appliquer les polarisations respectivement aux diodes associées à certaines au moins de ses sections Dans le cas o chaque diode 30 associée à une section de la première self-inductance, a une électrode connectée directement à la spire extrême de ladite section,qui est la plus éloigie du plan réflecteur, le câble coaxial le plus long peut être remplacé

par un unique conducteur simple, plein ou creux.

A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous

et illustré schématiquement au dessin annexé, une forme de réalisation de l'antenne selon la présente invention.

Les figures 1 et 2 sont respectivement une vue de c 8 té et une vue de face,montrant cette forme de réalisation,très simplifiée et réduite à ses

principaux composants.

La figure 3 est le schéma électrique équivalent à l'antenne des figures 1 et 2. La figure 4 est un schéma électrique d'une forme de réalisation d'un commutateur à diode, associé

à l'une des sections de la première self-inductance 10 de l'antenne selon la présente invention.

La figure 5 est une vue de c 8 té correspondant et à la figure 1 Jmontrant l'ensemble des composants de

l'antenne selon la présente invention.

Les figures 6, 7 et 8 sont des vues de face, 15 de c 8 té et en plan de l'ensemble de l'antenne de la figure 5 et de son rad Sme, dans une réalisation susceptible d'être montée sous la pointe avant d'un avion

militaire à réaction.

Sur les figures schématiques 1 et 2, 1 désigne 20 la masse de l'antenne, qui constitue un plan réflecteur pour son aérien, et qui est matérialisé par exemple par son embase métallique, ainsi qu'on l'indiquera ultérieurement plus en détail 2 désigne un élément capacitif, par exemple une plaque mince, sensiblement rectangulaire, 25 en cuivre, placée à une distance appropriée du plan réflecteur 1; 3 a et 3 b désignent deux autres plaques métalliques, minces, qui sont insérées entre le plan réflecteur 1, avec lequel elles font respectivement

contact par leurs c Otés correspondants, et l'élément 30 capacitif 2, avec lequel elles ne font a contact.

À a aaptation 4 désigne une première self-inductance/, qui est insérée électriquement entre l'élément capacitif 2 et une traversées, du plan de masse 1, pouvant être reliée, notamment par un câble coaxial, à la sortie d'un émetteur-récepteur 35 susceptible d'Otre commuté dans la gamme desfréquences VEF, notamment entre 100 et 150 M Hz et dans la gamme

des fréquences UHF, notamment entre 225 et 400 M Hz.

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Bien entendu, la traversée 6 pourrait être également reliée, par l'intermédiaire de câbles coaxiaux et d'un

raccord en T, aux sorties respectives d'un émetteurrécepteur VEF et d'un autre émetteur-récepteur UHF.

La première self-inductance 4 comporte, dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 1,notamment trois sections, dont chacune peut être shuntée par l'un des commutateurs 7 a, 7 b, 7 c Un autre commutateur,8, permet de connecter à la traversée 6 l'une des extrémités d'une 10 seconde self-inductance d'adaptation, 5, dont l'autre extrémité est reliée à la masse 1 Comme visible sur la figure 1, les deux self- inductances 4 et 5, ainsi que les commutateurs 7 a à 7 c et 8, qui leur sont associés, sont disposés dans l'intervalle entre les composants 15 1, 2, 3 a et 3 b, si bien que l'ensemble de l'antenne a une forme compacte et, comme visible sur la figure 2, de faible largeur, etqu'Ie peut être inséréedans un rad 8 me 9,dont toutes les dimensions, mais surtout la largeur

(figure 2) sont petites.

Sur la figure 3, qui représente le schéma électrique équivalent à l'antenne des figures 1 et 2, on a désigné par les m 8 mes références les composants homologues de ceux desdites figures 1 et 2; Ca désigne la capacité de l'élément capacitif 2 (figures 1 et 2) par rapport au plan de masse 1, et Ra, la résistance de

rayonnement de l'aérien.

L'antenne selon la présente invention, qui vient d'être décrite à l'aide des figures 1 et 2, fonctionne de la façon suivante: Les commutateurs 7 a, 7 b, 7 c et 8 sont commandés par des moyens connus, qui n'ont pas été représentés sur les figures 1 et 2 et qu'il n'est pas nécessaire de décrire en détail Un exemple de réalisation de ces moyens sera décrit ultérieurement La commutation de 35 l'antenne des figures 1 et 2 sur la gamme VEF est obtenue par la fermeture du commutateur 8, qui connecte la seconde self-inductance 5 en parallèle sur la traversée 6; l'accord de l'antenne sur la fréquence des signaux VHF qu'elle reçoit est obtenu en commutant la la première self-inductance 4 sur une valeur appropriée; cette première self-inductance 4 peut, dans le cas o elle est constituée par trois sections identiques, c'est-à-dire comportant notamment chacune le même nombre de spires, prendre une valeur maximale, lorsque les trois commutateurs 7 a & 7 c sont ouverts, une valeur minimale lorsqu'un seul est ouvert, et une valeur intermédiaire lorsque deux desdits commutateurs sont ouverts En général, la première self-inductance 4 comporte un nombre beaucoup plus élevé de sections, qui peuvent ne pas être identiques entre elles, et dont, par suite, les diverses combinaisons, correspondant aux diverses configurations possibles des commutateurs associés auxdites sections,permettent de donner à la self-inductance 4 un nombre de valeurs différentes, très supérieur à trois Bien entendu, les différentes valeurs que peut prendre ainsi la première self20 inductance 4, en série avec la résistance de rayonnement Ra, et la valeur unique de la seconde selfinductance , en parallèle sur Ra, sont choisies de manière à compenser la réactance de la capacité Ca, de manière à minimiser le taux d'onde stationnaire de l'aérien, en 25 le rendant de préférence inférieur & 2 Dans la gamme VHF, les composants actifs sont donc seulement les composants 2, 4 et 5, l'aérien étant constitué essentiellement par l'élément capacitif 2, écarté du plan réflecteur 1 de façon & former un monopole de hauteur petite par 30 rapport à la longueur d'onde, auquel correspond, selon la figure 3, une impédance capacitive, ayant un terme résistif, Ra, assez petit La grande largeur de bande obtenue pour cet aérien VHF résulte notamment de ce que les self-inductances d'adaptation, 4 et 5, se 35 trouvent à proximité immédiate des autres composants,

1 et 2.

Le fonctionnement de l'antenne des figures 1 et 2 dans la gamme Us F est obtenu lorsque tous les commutateurs 7 a à 7 c sont fermés, de façon à court-circuiter toutes les spires de la première self-inductance 4, et que le commutateur 8 est ouvert, de façon à déconnecter la seconde selfinductance 5. Les seuls composants actifs de l'aérien sont alors les composants 1, 2, 3 a et 3 b, les deux derniers constituant

des "manchettes", utilisées classiquement dans les 10 antennes UHF de ce type, dites "antennes sabres".

L'antenne UHF ainsi obtenue a des impédances appropriées pour présenter un faible taux d'onde stationnaire dans toute la gamme UHF, par exemple de 225 à 400 M Hz, c'est-à-dire qu'il est possible d'utiliser cette antenne UBF dans une large bande de fréquences, sans qu'il soit nécessaire d'y associer des composants d'adaptation, commutables, tels que les self-inductances

4 et 5.

La figure 4 est le schéma électrique d'une 20 forme de réalisation de l'un des commutateurs, par exemple 7 b, qui est associé à l'une des sections, notamment 4 b, de la première self-inductance 4 Dans cette forme de réalisation, le commutateur 7 b comporte une diode à semi- conducteurs, l Ob, qui est de préférence 25 du type P-I-N, dont une électrode, notamment la cathode, est connectée directement à la spire extrême, 4 b 1, de la section 4 b, tandis que son autre électrode, notamment son anode, est connectée, d'une part, à l'autre spire extrême, 4 b 2, de la section 4 b, à travers un condensateur llb, dont la capacité est choisie de façon qu'il lui corresponde une réactance faible pour les couanzts VHF et UHF, si bien que ces derniers sont dérivés à travers ce condensateur llb et la diode 10 b, lorsque celle-ci est passante, ce qui a pour effet de mettre 35 hors d'activité la section 4 b de la première selfinductance 4; l'anode de la diode O 10 b est d'autre part reliée à une source de polarisation continue, à travers une self-inductance, 12 b, dont la valeur est choisie de façon qu'il lui corresponde une réactance très VHF et élevée S lesgaimm E, de façon à éviter que les courants/UHF, traversant la dérivation 10 b-11 b lorsque 5 la diode 10 b est passante, ne soient dérivés au moins partiellement vers la source de polarisation; celleci, qui n'est pas représentée sur la figure 4, est connectée, par des moyens appropriés, connus, qui ne sont pas non plus représentés, à l'extrémité d'un 10 conducteur 13 b, qui est connecté en série avec la self-inductance de blocage 12 b, et qui traverse le plan de masse 1, par l'intermédiaire d'une traversée 14 b, de capacité déterminée La self- inductance 15, qui est insérée entre le plan de masse 1 et l'une des 15 spires de la première self-inductance 4, sert au retour à la masse du courant de polarisation qui a traversé la diode O 10 b pour la rendre passante, en évitant toutefois, grace à sa réactance élevée, de dériver vers la masse les courants Vi F ou UHF qui circulent dans la première self-inductance 4 Si la diode O 10 b est par exemple du type DH 438-08, elle peut être rendue passante en envoyant dans le conducteur 13 b par exemple un courant direct de 100 m A, et on peut la bloquer en appliquant au même conducteur par exemple 25 une tension inverse de -250 V. La figure 5 représente schématiquement une forme de réalisation préférée de l'antenne selon la présente invention, dans laquelle la première selfinductance 4 comporte cinq sections, 4 a à 4 e, à chacune 30 desquelles est associé un commutateur & diode P-I-N, du type illustré sur la figure 4 Il n'est donc pas nécessaire de décrire à nouveau la constitution de chacun de ces commutateurs; il suffit de remarquer que les commutateurs associés aux deux sections de la self-inductance 4, les plus proches du plan de masse,l, à savoir les sections 4 a et 4 b, comportent des commutateurs pourvus chacun de deux diodes P-I-N, par exemple al et 10 a 2, connectées en parallèle l'une sur l'autre, et de préférence identiques entre elles, de manière que le courant de polarisation se répartisse à peu près

également entre elles; cette disposition a l'avantage 5 de limiter la puissance thermique dissipée au niveau d'une jonction de chaque diode P-IN.

Dans la forme de réalisation préférée, qui est illustrée sur la figure 5, la première selfinductance, 4, qui comporte cinq sections, 4 a à 4 e, 10 est formée par l'enroulement hélicoïdal de quatre câbles coaxiaux, soudés par leurs gaines, et par un sim le conducteu "en ou creux, dont le diamètre extérieur est de préférence voisin de celui des câbles coaxiaux, aux gaines desquelles il est également soudé Les quatre 15 câbles coaxiaux, dont on a désigné les premières extrémités des gaines métalliques, respectivement par 15 b 1 à e 11, ainsi que le conducteur simple, présentent des longueurs différentes, par exemple en progression arithmétique pour que les quatre sections 4 a à 4 e 20 de la selfinductance 4 comportent chacune le même nombre de spires, de même diamètre, de façon que chaque section corresponde sensiblement au cinquième de la valeur de la self-inductance totale Dans ces conditions, la section 4 a, la plus proche du plan de masse 1, est formée par l'enroulement hélicoïdal en juxtaposition des quatre câbles coaxiaux et du conducteur simple, la section 4 b est formée seulement par l'enroulement hélicoïdal des trois câbles coaxiaux d'extrémités c 1 à 1 =e 1 et du conducteur simpe etc, la section 4 d étant formée par l'enroulement hélicoïdal du seul câble coaxial d'extrémité 15 e 1 et du conducteur simple,

qui constitue à lui seul la cinquième section, 4 e.

On a désigné par 15 b 2 à 15 e 2 les secondes extrémités des gaines des quatre câbles coaxiaux qui, en pratique, 35 sortent à peine des enroulements hélicoïdaux correspondants, alors que, sur la figure 5, ces extrémités ont été représentées très allongées, pour rendre la figure 13 /du conducteur central plus lisible; la seconde extrémité, par exemple 16 b 2/ de chaque câble coaxial, par exemple de celui dont la seconde extrémité de la gaine est désignée par 15 b 2, est connectée au point commun des anodes des diodes l Obl et 10 b 2 et du condensateur de dérivation des courants VHF et UBF, llb, du commutateur associé A la section immédiatement suivante de la self-inductance 4, par exemple sa section 4 b De même, la seconde extrémité, 16 e 2, du conducteur central du cible coaxial 10 dont la seconde extrémité de la gaine est désignée par e 2, est connectée directement au point commun dela diode unique 10 e et du condensateur de dérivation lie du commutateur associé à la section 4 equi est formée exclusivement par 1 'enroulement de la partie extrême du conducteur simple Dans la pratique, chaque cathode de la ou des diodes associées & l'une des cinq sections, ainsi que l'une des armatures du cendensateur de dérivation correspondant, sont soudées respectivement aux extrémités correspondantes des câbles coaxiaux, 20 le plus près possible des enroulements hélicoïdaux

constituant la self-inductance 4.

D'autre Dart les premières extrémités, 16 b 1 A conducteurs enaux 16 e 1, des/des quatre câbles coaxiaux dont les premières extrémités des gaines sont désignées par 15 b 1 à 15 e 1, sont connectées, en série respectivement avec des selfinductances de blocage, 12 b à 12 e, à des conducteurs 13 b a 13 e, qui traversent le plan de masse 1 par des traversées 14 b à 14 e, au-del A desquelles les extrémités desdits conducteurs 13 b à 13 e peuvent être reliées respectivement aux sorties d'un dispositif de polarisation; qui sera décrit ultérieurement plus en détail, et qui est susceptible d'appliquer les polarisations continues appropriées auxdits conducteurs 13 b à 13 e Ces polarisations continues, qui peuvent avoir par exemple 35 les valeurs indiquées précédemment, sont transmises, à travers les self-inductances de blocage 12 b à 12 e, par les conducteurs centraux des quatre câbles coaxiaux, aux anodes des diodes des commutateurs assoc:is s Sp 5 gt% 7 vement eux-sections 4 b à 4 e de la self-inducta-nce 4 L -s anodes de la paire de diodes, 101 et l Ua 2, du commutateur associé à la section 4 a, reçoivent p: r contre leurs polarisations continues, à travers la self inductance deblocage 12 a, directement par un conducteur simple 17 a. Grace à la disposition qui vient d'être décrite, les courants VHF ou UHF qui circulent dans les gaines des câbles coaxi 3 ux sont sns influence sur Leurs 10 conducteurs centraux, o circulent les courants de nolarisation; par suite, la tension VHI ou UHF appliquée à la seconde extrémité de chacun des conducteurs centraux est sensiblement la même que celle appliquée à sa première extrémité puisoue les tensions de haute fréquence 15 appliquées respectivement antre 15 b 2 et 16 b 2,entre 15 c 2 et 16 c 2,entre 15 d 2 et 16 d 2,et entre 15 e 2 et 16 e 2 sont pratiquement nulles; on évite ainsi que les self-inductances de blocage 12 b, 12 c, 12 d rt 12 e ne soient soumises à des surtensions VHF ou UHF très élevées, qui seraient susceptibles de les endommager ou de perturber leur fonctionnement Par contre, les diodes P-I-N, 10 b 1, 10 b 2, 10 c et 10 d, supportent les surtensions lorsqulles sont bloquées Par ailleurs, les courants VHIF ou UH' qui circulent dans les gaines des quatre câbles coaxiaux et dans 25 le conducteur simple ne provoquent aucun échauffement

nuisible de ceux-ci, comme ce serait le cas s'ils circulaient dans des spires imprimées sur une plaquette isolante.

Le circuit électrique de l'antenne illustrée 30 sur la figure 5 comporte en outre les composants suivants: la seconde self-inductance d'adaptation, 5, qui peut ntre constituée par un câble coaxial unique ou par une spirale conductrice, imprimée sur une plaquette isolante, à une extrémité raccordée directement au plan de masse 1. 35 Son autre extrémité est connectée à la cathode d'une diode 18, par exemple du type P-I-i, dont l'anode peut reeevoir des polarisations continues, à travers une selfinductance de blocage 19, en provenance d'un conducteur 20, qui traverse le plan de masse 1 par 40 une traversée 21 L'anode de la diode 18 est reliée à un point commun électrique, qui peut être matérialisé par unebande conductrice, par exemple en cuivre, 22, et à laquelle est connecté, à travers un condensateur 23, présentant une faible impédance pour les courants VEF et UEF, un conducteur 24, qui traverse le plan de masse 1, par la traversée 6, et qui peut être raccordé à la ou les sorties du ou des émetteursrécepteurs VEF et UBF, par des moyens non représentés, notamment des câbles coaxiaux Enfin, une capacité 26, dont la réactance est choisie pour parfaire l'adaptation dans la gamme UEF, est insérée entre le point commun électrique 22 et l'extrémité de la première selfinductance 4, la plus proche du plan de masse 1, c'est-à-dire les extrémités, 15 b 1 à 15 e 1, des gaines, soudées entre elles, 15 des quatre câbles coaxiaux En parallèle sur cette capacité 26 est monté un commutateur à diodes, qui permet de la court-circuiter dans la gamme VHF; dans la forme de réalisation illustrée, ce commutateur est constitué essentiellement par une paire de diodes, 271 et 272, par exemple du type P-I-N, dont les cathodes sont connectées à l'extrémité de la section 4 a de la self-inductance 4, la plus proche du plan de masse 1, tandis que leurs anodes sont connectées en parallèle au point commun électrique 22, à travers un condensateur 25 28, présentant une faible réactance pour les courants VHF Un conducteur 29, traversant le plan de masse 1 par une traversée 50, permet d'amener les polarisations continues appropriées aux anodes des diodes 271 et 272

à travers une self-inductance de blocage 31.

L'antenne illustrée sur la figure 5 et précédemment décrite,fonctionne de la façon suivante: pour le fonctionnement dans la gamme VHF, une polarisation continue appropriée, notamment un courant direct d'intensité appropriée est envoyé par le conducteur 29 dans les diodes 271 et 272 de façon à les rendre passantes et à court-circuiter la capacité 26 L'adaptation

de la valeur de la première self-inductance 4 à la fré-

quence VF, d'émission ou de réception, qui a été sélectionnée, résulte de l'envoi de courant directs de polarisation dans ceux des conducteurs 13 a à 13 e, qui correspondent à celles des sections 4 a à 4 e devant 9 tre court-circuitées par les diodes et les condensateurs de dérivation correspondants, tandis que des tensions inverses de blocage sont appliquées aux autres diodes, par l'intermédiaire des conducteurs correspondants Comme on l'a déjà indiqué, les courants 10 directs de polarisation font retour à la masse par l'intermédiaire des gaines des câbles coaxiaux, auxquelles sont connectées les cathodes des diodes mentionnées, ainsi qu'à travers la self-inductance de blocage 15 Enfin, un courant direct approprié 15 est envoyé,par l'intermédiaire du conducteur 20, dans la diode 18, de façon à la rendre passante et à insérer ainsi la seconde self-inductance 5 dans le circuit d'adaptation, par l'intermédiaire du point

commun électrique 22.

Pour le fonctionnement dans la gamme UEF, par contre, des courants directs de polarisation sont envoyés dans tous les conducteurs 13 a à 13 b pour rendre passantes les diodes des commutateurs associés à toutes les sections, 4 a à 4 ede la première self-inductance,4, 25 qui est ainsi totalement court-circuitée Une tension inverse de blocage est appliquée aux diodes 271 et 272 par le conducteur 29, si bien que la capacité 26 n'est pas court-circuitée De même, une tension de blocage est appliquée par le conducteur 20 à la diode 30 18, qui isole ainsi la seconde selfinductance 5 du

reste du circuit.

Comme on l'a déjà indiqué, les composants 2, 3 a, 3 b et 5 sont constitués de préférence par des dép 8 ts métalliques, notamment de cuivre, sur une 35 plaquette électriquement isolante, par exemple en résine synthétique, chargée avec des fibres de verre; les autres composants, 10 al à 10 e, 11 a à 11 e, 12 a à 12 e, 18, 19, 23, 26, 271, 272, et 28, ainsi que les quatre câbles coaxiaux et le conducteur simple, constituant la première self-inductance 4,peuvent 8 tre également supportés par la même plaquette isolante, en étant disposés par rapport aux éléments 1, 2, 3 a et 3 b, de préférence comme illustré sur la figure 5. Les figures 6 à 8 montrent l'aspect extérieur d'une antenne selon la présente invention, destinée notamment à être fixée en-dessous du nez d'un avion militaire à réaction 32 désigne une plaque métallique, en- dessous de laquelle est fixée le rad 8 me 9, dont le profil aérodynamique est bien visible notamment sur la vue en plan de la figure 8 Les bords de la plaque métallique 32 sont traversés par es trous tels que 32 a, pour le passage de vis de fixation de ladite plaque à la peau de l'avion La plaque 32 est reliée à la masse générale de l'avion de façon à matérialiser le plan réflecteur de l'aérien, désigné par I sur les figures précédemment décrites Sur la figure 6, on a indiqué en pointillés la tranche de la plaquette électriquement isolante sur laquelle sont imprimés ou fixés tous les composants de l'antenne, précédemment décrite Sur la face de la plaque 32, opposée au rad 8 me 9, est fixé un bottier métallique 25 34, qui vient donc se loger en-dessous de la peau de l'avion; la face imférieure (sur les figures & à 8) du boetier 54 est constituée par la plaqme Métallique 32, sur laquelle la plaquette isolante 35 et le rad 6 me 9 sont fixes de champ Sur la face fatlmtale di bottier 50 34, qui est visible sur la figure 6, sont fixées un connecteur coaxial, 35, qu'un ctble coaxial non représenté permet de raccorder à la ou les sorties ou /cf ffaes du ou des émetteurs-récepteurs VRF et/ou U}F,

ainsi qu'un connecteur multibroches, 36.

A l'intérieur du bottier 34 sont placés différents dispositifs, dont on va indiquer, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation: il s'agit tout d'abord d'un décodeur des signaux indiquant la fréquence d'accord de l'antenne et provenant par exemple de l'émetteur-récepteur, par l'intermédiaire de certaines des broches du connecteur 36, par exemple dans le format connu dit "série ARINC". Ce décodeur produit des signaux de commutation dont

l'utilisation va 8 tre indiquée un peu plus loin.

Le bottier 34 renferme également un convertisseur du courant électrique d'alimentation qu'il reçoit par 10 l'intermédiaire d'autres broches du connecteur 36, par exemple à partir de la génératrice de bord de l'avion, sous 28 V continu Ce convertisseur produit, par exemple sur deux bornes distinctes,un courant pouvant aller jusqu'à 2 A sous une tension de + 5 V, et un courant pouvant aller jusqu'A 150/ A, sous une tension de -250 V Le bottier 34 renferme enfin un sélecteur, généralement électronique, qui peut être un circuit d'un type connu, qu'il n'est pas nécessaire de décrire; ce sélecteur est relié aux deux bornes de sortie du convertisseur du courant d'alimentation, et reçoit aussi les signaux de commutation produits par le décodeur; il est aménagé de façqn à appliquer à certains au moins des fils 13 a à 13 e, 20 et 29 (Fig 5), des courants directs de par exemple 100 m A ou des tensions 25 inverses de par exemple -250 V, en fonction des signaux

de commutation qu'il reçoit du décodeur.

La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation précédemment décrites; elle englobe toutes leurs variantes, dont quelques unes seulement vont être indiquées ci-après, à titre d'exemples non limitatifs: Le bottier 34 et les circuits qu'il renferme

sont susceptibles de nombreuses réalisations différentes.

La forme et la disposition de l'embase 32 et du rad 8 me 35 9 sont matières à option Dans le cas d'une antenne terrestre ou destinée à des véhicules pour lesquels les exigences de poids et d'encombrement sont moins sévères, les différents composants pourraient être répartis sur plusieurs plaquettes isolantes, ou même être tous constitués par des composants discrets, y compris les composants 2, 3 a et 3 b, qui pourraient être alors des 5 plaques de cuivre, plus ou moins épaisses Au lieu de comporter des sections identiques, la première selfinductance 4 pourrait comporter des sections différentes les unes des autres, de façon à être commutable sur des valeurs formant par exemple une progression 10 binaire Dans le cas de la réalisation illustrée sur la figure 5, le conducteur simple le plus long,destiné à former à lui seul la section 4 e, pourrait 9 tre remplacé par un cinquième câble coaxial, dont la gaine serait alors connectée à la cathode de la diode 10 e, et son conducteur central, à son anode, les extrémités 16 e 2 à 16 b 2 des conducteurs centraux des quatre autres cfbles coaxiaux devant alors être connectées respectivement aux anodes des diodes 10 d, O Oc, 10 bl-10 b 2, et 10 al10 a 2; dans ce cas, bien entendu, l'induc20 tance de blocage 12 a devrait être connectée à l'autre extrémité du conducteur central du câble coaxial supplémentaire Les signes des polarisations continues pourraient être inversés, moyennant des inversions

correspondantes des diodes 10 al à 10 e, 18, 271 et 272.

La première self-inductance 4 pourrait aussi être constituée par l'enroulement hélicoïdal d'un ctble coaxial unique, présentant la structure particulière suivante: il comporterait des conducteurs pleins en nombre égal à celui des sections de la self-inductance 4 et une 30 gaine métallique unique, entourant sans contact tous ces conducteurs pleins, qui pourraient par exemple en être isolés par des isolants solides Bien entendu, chacun des conducteurs pleins devrait traverser la gaine métallique par une traversée isolante, pour 35 aller appliquer la polarisation continue à la diode du commutateur associé à l'une des deux sections les plus proches Comme on l'a déjà indiqué, chacun des commutateurs associés à l'une des sections de la première self-inductance 4, pourrait comporter, au lieu d'une ou deux diodes P-I-N, un autre composant commutateur, adapté aux fréquences VEF et UHF, soit un composant à l'état solide, soit un composant d'un autre type, par exemple électromagnétique

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Antenne commutable pour les gammes de fréquences VEF et UHF, destinée notamment aux véhicules aériens, caractérisée en ce qu'elle comporte un élément 5 capacitif ( 2), espacé du plan réflecteur ( 1) constituant la masse, une première self-inductance ( 4), insérée entre l'élément capacitif ( 2) et une traversée ( 6) du plan de masse ( 1), reliée à l'émetteur-récepteur et adaptable par court-circuitement de certaines de ses 10 sections dans la gamme VHF, et par court-circuitement de toutes ses sections dans la gamme UEF, une seconde self-inductance ( 5), qu'un commutateur ( 8) permet de connecter entre la première self-inductance ( 4) et le plan de masse ( 1) dans la gamme VEF, et de déconnecter dans la gamme UHF, ainsi que des manchettes conductrices ( 3 a, 3 b) insérées entre l'élément capacitif ( 2) et le plan de masse ( 1), de part et d'autre des self-inductances

( 4, 5).

2 Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que certains au moins des commutateurs ( 7 a 7 c, 8) associés aux première et seconde selfinductances ( 4 et 5) comportent des diodes à semic.onducteurs ( 10 al 10 e, 18), de préférence du type P-I-e. 3 Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le commutateur ( 7 b),associé à chaque section ( 4 b) de la première self-inductance ( 4) comporte au moins une diode P-I-N (lob), dont une électrode est connectée directement à une spire extrême ( 4 b 1) de la 30 section correspondante ( 4 b), et dont l'autre électrode est connectée, d'une part, à l'autre spire extrême ( 4 b 2) de ladite section ( 4 b), à travers un condensateur ( 11 b) de dérivation des courants VHF ou UHF, et, d'autre part, à une source de polarisation continue de 35 la diode (lob), à travers une self-inductance ( 12 b) de blocage des courants VEF ou UHF et une traversée ( 14 b)

du plan de masse ( 1).

4 Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que la première self-inductance ( 4) est formée par l'enroulement hélicoïdal de conducteurs pleins, connectés de façon à appliquer les polarisations 5 continues respectivement aux diodes associées à certaines au moins des sections de ladite première self-inductance ( 4), et d'au moins un conducteur creux, tel qu'une gaine métallique, entourant sans contact les conducteurs

pleins, et connecté de façon à conduire seulement les 10 courants VEF et UHF.

Antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que la première selfinductance ( 4) est formée par l'enroulement hélicoïdal de câbles coaxiaux, soudés par leurs gaines et ayant des longueurs respecti15 ves juste suffisantes pour permettre à leurs conducteurs centraux respectifs d'appliquer les polarisations respectivement aux diodes ( 10 al 10 e) associées à certaines

au moins de ses, sections ( 4 a 4 e).

6 Antenne selon la revendication 5, caracté20 risée en ce que le câble coaxial le plus long est remplacé

par un unique conducteur simple, plein ou creux.

7 Antenne selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisée en ce que la première

self-inductance ( 4) est commutable sur des valeurs formant 25 une progression binaire.

8 Antenne selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisée en ce qu'une capacité ( 26)

d'adaptation à la gamme UEF est insérée entre les extrémités correspondantes des première et seconde self30 inductances ( 4 et 5), un commutateur, comportant par exemple au moins une diode P-I-N ( 271 ou 272) étant

connecté en parallèle sur ladite capacité ( 26).

9 Antenne selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisée en ce que ses différents com35 posants sont fixes ou constitués par des circuits imprimés sur une unique plaquette ( 33), électriquement

isolante, qui supporte aussi les première et seconde self-inductances ( 4 et 5), et qui peut être entourée

par un rad 8 me ( 9) de faible largeur, profilé aérodynamiquement.

Antenne selon la revendication 9, caractérisée en ce que la plaquette & circuits imprimés ( 33) et le rad 8 me ( 9) ont leurs bases fixées de champ sur un bottier ( 34), qui peut être raccordé & l'émetteur-récepteur et à une source de courant électrique d'alimentation, et qui peut renfermer un décodeur des signaux indiquant la fréquence d'accord de l'antenne, et provenant par exemple de l'émetteur-récepteur, un convertisseur du courant électrique d'alimentation, et un sélecteur, commandé par le décodeur pour appliquer

les polarisations continues aux différentes diodes de 15 l'antenne.